马兰黄土结构特征及其劣化机理试验研究

发布时间：2020-08-18 14:53

【摘要】：本文以马兰黄土为研究对象,通过侧限压缩试验,研究不同含水率下土体结构性的变化规律,并借助扫描电镜(SEM)、智能3D数码显微镜等微区成像手段,以土体颗粒之间的连接类型及胶结方式为切入点,探究因扰动作用、弱酸溶蚀作用而导致土体结构劣化的机理。首先,将重塑次数作为变量,对比分析了原状和重塑黄土试样之间结构差异,结果表明,随着重塑次数的增加压缩屈服应力降低,主要归因于重塑过程对骨架颗粒间联接不同程度的破坏,即化学粘附作用破坏,造成原状黄土在重塑过程中其有效胶结作用减弱。另外,虽然重塑次数对胶结作用的破坏具有单向叠加递增的特点,但是相比而言就单次重塑扰动效果来说初次重塑的破坏程度最为突出,随着重塑次数的增加,重塑扰动对胶结的破坏作用呈递减趋势。其次,鉴于黄土高原酸雨、工业酸等污染状况日益加剧,而富含碳酸盐的黄土其结构特征暴露于酸雨、工业酸渗漏等酸性环境后不可避免地会发生变化。为揭示黄土中碳酸盐遇酸溶解而造成其结构特征等方面的演化,采用0.2mol·L~(-1)醋酸溶液浸泡黄土,对比分析了原状、重塑、弱酸处理黄土之间的微观结构差异。结果表明,碳酸盐的溶解对黄土结构特征影响十分突出。在碳酸盐溶蚀后,团粒(颗粒)间联接作用严重劣化,“包裹式”胶结被严重破坏,水稳定性明显变差,同时压缩屈服应力出现了进一步的下降。最后,采用SEM/EDX的Mapping扫描成像技术并结合薄片技术,对黄土剖面微区进行成像分析,在识别物相的基础上提出更为直观的颗粒接触关系,并得到了可反映方解石、白云石、含钙硅酸盐以及层状硅酸盐等矿物元素分布状况的Mapping图像,籍此可初步识别黄土中碳酸盐的赋存状态。分析结果表明,黄土碳酸盐中次生碳酸钙是发挥胶结作用的主要物质,通过“桥式”和“包裹式”胶结作用聚集矿物颗粒,有助于降低黄土的润湿性及其可塑性,稳定了土体结构而使得颗粒被团聚在水中而不发生分散,同时也提高了土体在湿润水化作用下的机械强度。黄土中存在着化学粘附作用,其较强的胶结作用和不可恢复性的特点可能是导致黄土特殊结构特征的主要原因。本文的研究成果将有助于更深入地认识黄土的形成和破坏。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU444
【图文】：

技术路线图,技术路线

技术路线

特征曲线,土体,压缩屈服应力,受力过程

土体压缩特征曲线

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69]，（Gregory等人，2006）求解曲率k函数（如图2.3为曲率K函数的曲线）： 3/22221/(log)/(log)dedPdedPK （2.6）图2.3 曲率K函数的曲线

【参考文献】